JP4868312B2

JP4868312B2 - Sample preparation equipment

Info

Publication number: JP4868312B2
Application number: JP2007071046A
Authority: JP
Inventors: 浩之鈴木
Original assignee: SII NanoTechnology Inc
Current assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2027-03-19
Also published as: JP2008235460A

Description

本発明は、ウエハから試料を作製する試料作製装置に関する。 The present invention relates to a sample preparation apparatus for preparing a sample from a wafer.

半導体等のウエハの製造過程で発生した欠陥の評価には、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）が使用されており、ウエハから極薄に切断された断面試料によって観察が行われる。このような極薄の断面試料の作製には、集束イオンビーム鏡筒を有する試料作製装置が使用される。すなわち、ウエハの所定箇所に集束イオンビーム鏡筒によって集束イオンビームを照射してエッチングし、透過電子顕微鏡で観察することが可能な厚さの薄片部を形成して断面試料を作製する。そして、この断面試料をウエハから取り出して、透過電子顕微鏡まで搬送することで断面試料の観察を行う。 A transmission electron microscope (TEM) is used to evaluate defects generated in the process of manufacturing a wafer such as a semiconductor, and observation is performed with a cross-sectional sample cut from a wafer. A sample preparation apparatus having a focused ion beam column is used for manufacturing such an extremely thin cross-sectional sample. That is, a focused ion beam is irradiated onto a predetermined portion of the wafer by a focused ion beam column and etched to form a thin piece portion having a thickness that can be observed with a transmission electron microscope to produce a cross-sectional sample. And this cross-sectional sample is taken out from a wafer, and a cross-sectional sample is observed by conveying to a transmission electron microscope.

従来、このような集束イオンビーム鏡筒を有する試料作製装置では、ウエハ搬送機構を備えていて、このウエハ搬送機構を構成する搬送ロボットによってウエハが搭載されたウエハホルダの下面を保持して搬送する方式が多く採用されている。また、集束イオンビーム鏡筒が設けられた試料室の外部には、ウエハホルダを載置するホルダ台を備えていて、このホルダ台にウエハホルダを搭載した状態で、ウエハの交換を行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３６５１８２号公報 Conventionally, in a sample preparation apparatus having such a focused ion beam column, a wafer transfer mechanism is provided, and a transfer robot that holds the wafer is held and transferred by a transfer robot that constitutes the wafer transfer mechanism. Is often adopted. In addition, a holder base for mounting a wafer holder is provided outside the sample chamber provided with the focused ion beam column, and the wafer is exchanged with the wafer holder mounted on the holder base (for example, , See Patent Document 1).
JP 2002-365182 A

しかしながら、特許文献１のような試料作製装置においては、ウエハ搬送機構の搬送ロボットでウエハホルダを搬送する場合において、搬送ロボットが加速や減速、あるいは、旋回などの動作を行うと、作用する慣性力によって、搬送ロボットに対してウエハホルダが位置ずれしてしまう場合があった。このような場合、搬送先において、予定と異なる位置にウエハホルダが存在することで搬送エラーを引き起こしてしまい、装置稼働時間の低下も招いてしまう。 However, in a sample preparation apparatus such as Patent Document 1, when a wafer holder is transferred by a transfer robot of a wafer transfer mechanism, if the transfer robot performs an operation such as acceleration, deceleration, or turning, an inertial force that acts is applied. In some cases, the wafer holder is displaced with respect to the transfer robot. In such a case, a transfer error occurs due to the presence of the wafer holder at a position different from the schedule at the transfer destination, and the apparatus operating time is also reduced.

特に、上記搬送ロボットによる搬送を試料室の内部など真空雰囲気中で行う場合には、ウエハホルダ及び搬送ロボットに重量制限や動作範囲制限等の制約が生じてしまい、ウエハホルダ及び搬送ロボットに複雑な機構を具備させることができない。すなわち、搬送ロボットの具体的な機構としては、例えば、板状でウエハホルダを載置して搬送するような単純な機構とする必要があり、それ故に上記のような位置ずれの問題が生じやすくなってしまう。 In particular, when the transfer by the transfer robot is performed in a vacuum atmosphere such as the inside of a sample chamber, restrictions such as a weight limit and an operation range limit occur on the wafer holder and the transfer robot, and a complicated mechanism is provided on the wafer holder and the transfer robot. Can not be equipped. That is, as a specific mechanism of the transfer robot, for example, it is necessary to use a simple mechanism in which a wafer holder is mounted in a plate shape and transferred, and therefore the above-described problem of misalignment is likely to occur. End up.

また、搬送ロボットによって試料室から搬送されるウエハホルダは、ホルダ台上に載置され、この状態でウエハの交換等を行うが、搬送ロボットからホルダ台に、あるいは、ホルダ台から搬送ロボットにウエハホルダを受け渡す際にも同様に位置ずれが生じてしまう場合があり、このような場合にも搬送エラーが生じてしまう問題があった。 In addition, the wafer holder transferred from the sample chamber by the transfer robot is placed on the holder table, and the wafer is exchanged in this state. The wafer holder is transferred from the transfer robot to the holder table or from the holder table to the transfer robot. Similarly, there may be misalignment in delivery, and in such a case, there is a problem that a transport error occurs.

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ウエハが搭載されたウエハホルダの位置を変化させてしまうことなく、正確に位置決めして搬送することが可能なウエハ搬送機構を具備する試料作製装置を提供するものである。 The present invention was made in view of the above circumstances, without the wafer it will by changing the position of the wafer holder mounted, comprising a wafer transfer mechanism that can be conveyed accurately positioned A sample preparation apparatus is provided.

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の試料作製装置は、ウエハを載置可能なウエハホルダを有するウエハ搬送機構と、前記ウエハを保持した前記ウエハホルダを、前記ウエハ搬送機構から受け取って内部に収容するとともに、該内部を真空状態に排気可能な試料室と、該試料室の内部に設けられ、前記ウエハを保持した前記ウエハホルダを支持する試料ステージと、前記試料室の内部に収容された前記ウエハに荷電粒子ビームを照射可能な荷電粒子ビーム鏡筒と、を備え、前記ウエハ搬送機構が、中央に開口部を有する枠状に形成され、上面に前記ウエハを載置可能なホルダ本体、及び、該ホルダ本体に前記ウエハを位置決めするガイド部を有する前記ウエハホルダと、該ウエハホルダの前記ホルダ本体の下面に当接するアームを有し、該アームを移動させることで前記ウエハホルダ上の前記ウエハを搬送する搬送ロボットと、前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面または前記搬送ロボットの前記アームの一方に形成された複数の凹部、及び、他方に形成されて前記アームが前記ホルダ本体の前記下面に当接した際に前記凹部に嵌合可能な複数の凸部で構成された位置決め手段と、を備え、前記試料ステージが、前記ホルダ本体を吸着保持可能な枠状の第１の静電チャックと、前記開口部を通じて前記第１の静電チャックよりも上方に突出され、前記ホルダ本体に載置された前記ウエハを吸着保持可能な第２の静電チャックと、を備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The sample preparation apparatus of the present invention receives a wafer transfer mechanism having a wafer holder on which a wafer can be placed and the wafer holder holding the wafer from the wafer transfer mechanism and accommodates the wafer holder in the vacuum state. A sample chamber that can be evacuated, a sample stage that is provided inside the sample chamber and supports the wafer holder that holds the wafer, and a charge that can irradiate the wafer accommodated in the sample chamber with a charged particle beam A holder body that is formed in a frame shape having an opening in the center and on which the wafer can be placed, and positions the wafer on the holder body. said wafer holder having a guide portion has an abutting arm to the lower surface of the holder body of said wafer holder, wherein by moving the arm A transfer robot for transferring the wafer on the wafer holder; a plurality of recesses formed on one of the lower surface of the holder main body of the wafer holder or the arm of the transfer robot; and the arm formed on the other of the holder Positioning means comprising a plurality of convex portions that can be fitted into the concave portions when coming into contact with the lower surface of the main body, and the sample stage is a frame-shaped first member that can hold the holder main body by suction. An electrostatic chuck, and a second electrostatic chuck that protrudes above the first electrostatic chuck through the opening and is capable of attracting and holding the wafer placed on the holder body. It is characterized by being.

この発明に係る試料作製装置によれば、ガイド部によってホルダ本体上にウエハを位置決めしたウエハホルダは、搬送ロボットのアームをホルダ本体に下面に当接させることで保持され、アームの移動によって搬送される。この際、アームとホルダ本体との間では、位置決め手段を構成する複数の凹部と凸部とが嵌合していることで、ウエハホルダは、凹部及び凸部によって決定されるアーム上の位置に正確に位置決めされ、また、搬送中に慣性力が作用して位置ずれしてしまうことなく搬送することができる。
また、ウエハ搬送機構によってウエハホルダに搭載されたウエハを、正確に位置決めし、また、搬送中に位置ずれしてしまうこと無く搬送することができる。このため、試料室の内部に搬送されたウエハに、荷電粒子ビーム鏡筒から正確に荷電粒子ビームを照射してウエハの加工、観察を行うことができる。 According to the sample preparation device of the present invention, the wafer holder whose wafer is positioned on the holder main body by the guide portion is held by bringing the arm of the transfer robot into contact with the lower surface of the holder main body, and is transferred by the movement of the arm. . At this time, a plurality of concave portions and convex portions constituting the positioning means are fitted between the arm and the holder main body, so that the wafer holder can be accurately positioned on the arm determined by the concave and convex portions. In addition, it can be transported without being displaced due to inertial force acting during transport.
In addition, the wafer mounted on the wafer holder can be accurately positioned by the wafer transfer mechanism, and can be transferred without being displaced during transfer. Therefore, it is possible to process and observe the wafer by accurately irradiating the charged particle beam from the charged particle beam column to the wafer transported into the sample chamber.

また、上記の試料作製装置において、前記試料室の外部に設けられ、前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面に当接して支持可能なホルダ台を有するウエハ保持機構を備えることがより好ましいとされている。 In the sample preparation apparatus, it is more preferable to include a wafer holding mechanism that is provided outside the sample chamber and has a holder base that can contact and support the lower surface of the holder body of the wafer holder. Yes.

この発明に係る試料作製装置によれば、ウエハ搬送機構によって搬送されるウエハホルダをウエハ保持機構のホルダ台上に載置することで、試料室の外部のホルダ台上においてウエハホルダへのウエハの受け渡し、または、受け取りを行うことができる。 According to the sample preparation apparatus according to the present invention, the wafer holder transferred by the wafer transfer mechanism is placed on the holder table of the wafer holding mechanism, so that the wafer is transferred to the wafer holder on the holder table outside the sample chamber. Or it can be received.

また、上記の試料作製装置において、前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面または前記ウエハ保持機構の前記ホルダ台の一方に形成された複数の凹部、及び、他方に形成されて前記ホルダ台が前記ホルダ本体の前記下面に当接した際に前記凹部に嵌合可能な複数の凸部で構成された他の位置決め手段を有することがより好ましいとされている。 Further, in the sample preparation device, a plurality of recesses formed on one of the lower surface of the holder main body of the wafer holder or the holder base of the wafer holding mechanism, and the holder base formed on the other of the holder base is the holder. It is more preferable to have other positioning means composed of a plurality of convex portions that can be fitted into the concave portions when contacting the lower surface of the main body.

この発明に係る試料作製装置によれば、ウエハホルダがウエハ保持機構のホルダ台に保持された状態において、ホルダ台とホルダ本体との間では、他の位置決め手段を構成する複数の凹部と凸部とが嵌合していることで、ウエハホルダは、凹部及び凸部によって決定されるホルダ台上の位置に正確に位置決めすることができる。このため、ウエハホルダ上のウエハを正確に受け渡し、または、受け取ることができる。 According to the sample preparation device of the present invention, in a state where the wafer holder is held by the holder base of the wafer holding mechanism, a plurality of concave portions and convex portions constituting other positioning means are provided between the holder base and the holder body. Are fitted, the wafer holder can be accurately positioned at a position on the holder base determined by the concave and convex portions. For this reason, the wafer on the wafer holder can be accurately delivered or received.

本発明の試料作製装置によれば、ウエハホルダと搬送ロボットとの間に位置決め手段を有することで、ウエハが搭載されたウエハホルダの位置を変化させてしまうことなく、正確に位置決めして搬送することが可能である。また、搬送エラーが生じてしまうこと無く、正確に、かつ、効率的にウエハを加工することができる。 According to the sample preparation apparatus of the present invention, the positioning means is provided between the wafer holder and the transfer robot so that the wafer holder on which the wafer is mounted can be accurately positioned and transferred without changing the position of the wafer holder. Is possible . In addition, the wafer can be processed accurately and efficiently without causing a transfer error.

図１から図１５は、この発明に係る実施形態を示している。図１に示すように、試料作製装置１は、図２に示すウエハホルダ３０を使用することによって略板状のウエハＷを試料室２まで搬送し、試料室２の内部２ａにおいて集束イオンビーム（荷電粒子ビーム）を照射して断面試料を作製するものである。以下、試料作製装置１及びウエハホルダ３０の詳細について説明する。 1 to 15 show an embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 1, the sample preparation apparatus 1 uses a wafer holder 30 shown in FIG. 2 to transfer a substantially plate-like wafer W to the sample chamber 2, and a focused ion beam (charged) in the interior 2 a of the sample chamber 2. A cross-sectional sample is produced by irradiation with a particle beam. Hereinafter, details of the sample preparation device 1 and the wafer holder 30 will be described.

図２及び図３に示すように、ウエハホルダ３０は、中央に開口部３１ａを有する枠状に形成され、上面３１ｂにウエハＷを載置可能なホルダ本体３１と、ホルダ本体３１に載置されたウエハＷの外周Ｗ１に当接し、ウエハＷをホルダ本体３１上で位置決めするガイド部３２とを備える。ガイド部３２は、ホルダ本体３１の外周部３１ｃにおいて、等間隔に隙間を有して四箇所に設けられていて、この隙間にウエハＷから作製された断面試料を保持する断面試料保持部３３が設けられている。断面試料保持部３３は、ホルダ本体３１に装着される試料カセット３４と、試料カセット３４に装着される固定台３５と、固定台３５に挟持される略板状の試料台３６とで構成されている。試料カセット３４のそれぞれは、ホルダ本体３１の外周部３１ｃに設けられた一対の係合凸部３１ｅによって着脱可能に嵌合されている。また、試料カセット３４には、４つの凹部３４ａが形成されており、各凹部３４ａに一つずつ固定台３５が着脱可能に嵌合されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the wafer holder 30 is formed in a frame shape having an opening 31 a in the center, and a holder body 31 on which the wafer W can be placed on the upper surface 31 b, and placed on the holder body 31. And a guide portion 32 that contacts the outer periphery W1 of the wafer W and positions the wafer W on the holder body 31. The guide portion 32 is provided at four locations with a gap at equal intervals on the outer peripheral portion 31c of the holder main body 31, and a cross-section sample holding portion 33 that holds a cross-section sample prepared from the wafer W in the gap. Is provided. The cross-section sample holder 33 includes a sample cassette 34 attached to the holder body 31, a fixed base 35 attached to the sample cassette 34, and a substantially plate-like sample base 36 sandwiched between the fixed bases 35. Yes. Each of the sample cassettes 34 is detachably fitted by a pair of engaging convex portions 31e provided on the outer peripheral portion 31c of the holder main body 31. Further, the sample cassette 34 is formed with four recesses 34a, and one fixing base 35 is detachably fitted to each recess 34a.

図４及び図５に示すように、固定台３５は、基部３５ａと、固定部３５ｂとで構成され、基部３５ａ及び固定部３５ｂに連通するネジ穴３５ｃが形成されている。すなわち、固定台３５は、試料台３６を基部３５ａと固定部３５ｂとの間に挟み込み、ネジ穴３５ｃに固定ネジ３５ｄを締め込むことで、試料台３６を挟持することが可能である。また、図６に示すように、試料台３６は、略板状の金属メッシュ３７と、その上面部に形成された支持部３８とを備える。図６においては、断面試料Ｓが固定された状態を示したものであり、後述のように、断面試料Ｓを支持部３８の側面３８ａに接着し、断面試料Ｓが接着された部分を切欠いて観察用窓部３８ｂを形成した状態を示している。 As shown in FIGS. 4 and 5, the fixing base 35 includes a base portion 35a and a fixing portion 35b, and a screw hole 35c communicating with the base portion 35a and the fixing portion 35b is formed. That is, the fixing table 35 can hold the sample table 36 by inserting the sample table 36 between the base portion 35a and the fixing portion 35b and tightening the fixing screw 35d into the screw hole 35c. As shown in FIG. 6, the sample stage 36 includes a substantially plate-shaped metal mesh 37 and a support portion 38 formed on the upper surface portion thereof. FIG. 6 shows a state in which the cross-section sample S is fixed. As will be described later, the cross-section sample S is bonded to the side surface 38a of the support portion 38, and a portion where the cross-section sample S is bonded is cut away. The state which formed the observation window part 38b is shown.

また、図７に示すように、ウエハホルダ３０において、ホルダ本体３１の下面３１ｄには、略円錐状の凹部４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂが形成されている。より詳しくは、凹部４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂは、四箇所の試料保持部３５の間において設けられていて、後述するように凹部４０ａ、４０ｂで組をなして略等しい大きさで互いに対向し、また、凹部４１ａ、４１ｂで組をなして略等しい大きさで互いに対向している。 Further, as shown in FIG. 7, in the wafer holder 30, substantially conical concave portions 40 a, 40 b, 41 a, and 41 b are formed on the lower surface 31 d of the holder main body 31. More specifically, the recesses 40a, 40b, 41a, and 41b are provided between the four sample holders 35, and are opposed to each other with substantially the same size as a pair formed by the recesses 40a and 40b as will be described later. Moreover, the concave portions 41a and 41b form a pair and face each other with substantially the same size.

図１に示すように、ウエハＷから断面試料Ｓを作製する試料室２には、ウエハＷを保持したウエハホルダ３０を載置して、ウエハＷを三軸方向に位置調整可能であるとともに、回転可能に支持する試料ステージ３が設けられている。なお、試料ステージ３は、少なくとも三軸方向に位置調整可能なものであれば良い。図８に示すように、試料ステージ３は、ウエハホルダ３０のホルダ本体３１と対応する枠状に形成され、ホルダ本体３１を吸着保持可能な第一の静電チャック３ｂと、第一の静電チャック３ｂの内側に設けられた第二の静電チャック３ｃとを有する。第二の静電チャック３ｃは、第一の静電チャック３ｂにウエハホルダ３０のホルダ本体３１が吸着保持された状態で、ホルダ本体３１に載置されたウエハＷを吸着保持可能に上方に突出している。より詳しくは、第二の静電チャック３ｃは、ホルダ本体３１の部材厚と略等しい寸法だけ第一の静電チャック３ｂに対して上方に突出している。そして、第一の静電チャック３ｂと第二の静電チャック３ｃとは、図示しない制御部によってそれぞれ独立して電圧値を設定して電圧を印加し、その電圧値に応じて静電気力を発生し、ウエハホルダ３０のホルダ本体３１及びウエハＷのそれぞれを吸着保持することが可能である。なお、第二の静電チャック３ｃの中央部には、後述する内部搬送ロボット１８の先端アーム１８ｃを挿入可能な挿入溝３ａが設けられている。 As shown in FIG. 1, a wafer holder 30 holding a wafer W is placed in a sample chamber 2 for producing a cross-sectional sample S from a wafer W, and the position of the wafer W can be adjusted in three axial directions and rotated. A sample stage 3 is provided to support it. The sample stage 3 only needs to be capable of adjusting the position at least in the triaxial direction. As shown in FIG. 8, the sample stage 3 is formed in a frame shape corresponding to the holder main body 31 of the wafer holder 30, and the first electrostatic chuck 3 b capable of attracting and holding the holder main body 31, and the first electrostatic chuck And a second electrostatic chuck 3c provided inside 3b. The second electrostatic chuck 3c protrudes upward so that the wafer W placed on the holder body 31 can be sucked and held in a state where the holder body 31 of the wafer holder 30 is sucked and held by the first electrostatic chuck 3b. Yes. More specifically, the second electrostatic chuck 3 c protrudes upward with respect to the first electrostatic chuck 3 b by a dimension substantially equal to the member thickness of the holder main body 31. The first electrostatic chuck 3b and the second electrostatic chuck 3c set a voltage value independently by a control unit (not shown) and apply a voltage, and generate an electrostatic force according to the voltage value. Then, each of the holder main body 31 of the wafer holder 30 and the wafer W can be sucked and held. An insertion groove 3a into which a tip arm 18c of an internal transfer robot 18 described later can be inserted is provided at the center of the second electrostatic chuck 3c.

また、試料ステージ３の上方には、試料ステージ３上において、ウエハホルダ３０に保持されたウエハＷに集束イオンビームを照射可能な集束イオンビーム鏡筒４が設けられている。集束イオンビーム鏡筒４は、より詳しくは、ガリウムイオンなどのイオン源を内部に有しており、電圧を印加することでイオン源からイオンを引き出し加速させて、静電レンズによって集束させることで、集束イオンビームを照射することが可能なものである。また、図示しない偏向電極を有しており、所定範囲において集束イオンビームの照射位置を調整することが可能であり、試料ステージ３と協働することで、ウエハＷの所定位置を照射することを可能としている。 A focused ion beam column 4 that can irradiate a focused ion beam onto the wafer W held by the wafer holder 30 on the sample stage 3 is provided above the sample stage 3. More specifically, the focused ion beam column 4 has an ion source such as gallium ion inside, and by applying a voltage, the ions are extracted from the ion source and accelerated, and focused by an electrostatic lens. It is possible to irradiate a focused ion beam. In addition, it has a deflection electrode (not shown), can adjust the irradiation position of the focused ion beam in a predetermined range, and can irradiate a predetermined position on the wafer W by cooperating with the sample stage 3. It is possible.

また、試料室２の内部２ａには、集束イオンビームの照射位置にデポジションガスを噴出させることが可能なガス銃５が設けられている。ガス銃５から噴出されるデポジションガスとは、例えば、Ｗ（ＣＯ）_６であり、集束イオンビームの照射とともに照射位置に噴出させることで、照射位置にタングステンで形成されたデポジション膜を成膜することができるものである。なお、デポジションガスは、上記に限るもので無く、デポジション膜を形成する材質によって適時選択可能なものである。そして、上記の集束イオンビーム鏡筒４とガス銃５とによって接着手段６を構成しており、後述するように試料台３６の支持部３８に断面試料Ｓを接着することが可能である。また、試料室２の内部２ａには、集束イオンビームによって作製された断面試料ＳをウエハＷから採取して、ウエハホルダ３０の試料保持部３３まで搬送する採取・搬送手段であるプローブ７が設けられている。プローブ７は、例えば、ガラスで形成されたもので、ガラス棒を加熱し、引き伸ばした先端部分を切断することによって得られる極細の棒状の部材である。このようなプローブ７によれば、断面試料Ｓに接触させることで、プローブ７と断面試料Ｓとの間に静電気力が生じるので、断面試料Ｓを吸着し、搬送することが可能である。 In addition, a gas gun 5 capable of ejecting a deposition gas at an irradiation position of the focused ion beam is provided in the interior 2a of the sample chamber 2. The deposition gas ejected from the gas gun 5 is, for example, W (CO) ₆ and is ejected to the irradiation position along with the irradiation of the focused ion beam, thereby forming a deposition film formed of tungsten at the irradiation position. What can be filmed. The deposition gas is not limited to the above, and can be selected as appropriate depending on the material for forming the deposition film. The focused ion beam column 4 and the gas gun 5 constitute the bonding means 6, and the cross-sectional sample S can be bonded to the support portion 38 of the sample stage 36 as will be described later. Also, in the interior 2 a of the sample chamber 2, there is provided a probe 7 that is a sampling / transporting unit that samples the cross-sectional sample S produced by the focused ion beam from the wafer W and transports it to the sample holder 33 of the wafer holder 30. ing. The probe 7 is formed of glass, for example, and is an extremely fine rod-like member obtained by heating a glass rod and cutting the stretched tip portion. According to such a probe 7, since the electrostatic force is generated between the probe 7 and the cross-sectional sample S by contacting the cross-sectional sample S, the cross-sectional sample S can be adsorbed and transported.

また、図１に示すように、試料室２には、隣接してロードロック室８が設けられている。ロードロック室８は、ロボット室９と、ホルダ室１０との２室によって構成されている。ロボット室９は、開閉可能な試料室バルブ１１によって試料室２と接続されている。また、ロボット室９とホルダ室１０とは、開閉可能なゲートバルブ１２によって接続されている。さらに、ホルダ室１０には、外部と接続する開閉可能な外部バルブ１３として、ウエハＷを搬送するためのウエハ用バルブ１３ａと、ウエハホルダ３０を搬送するためのホルダ用バルブ１３ｂとが異なる方向に向って設けられている。より詳しくは、ホルダ室１０において、ゲートバルブ１２とホルダ用バルブ１３ｂとが対向して設けられているとともに、ウエハ用バルブ１３ａは、ゲートバルブ１２及びホルダ用バルブ１３ｂと直交する向きに設けられている。また、試料室２、ロボット室９、及びホルダ室１０のそれぞれは、図示しない排気手段を有しており、試料室バルブ１１、ゲートバルブ１２、ウエハ用バルブ１３ａ、及びホルダ用バルブ１３ｂをそれぞれ閉塞することで、独立して内部を真空状態となるまで排気することが可能である。 Further, as shown in FIG. 1, a load lock chamber 8 is provided adjacent to the sample chamber 2. The load lock chamber 8 includes two chambers, a robot chamber 9 and a holder chamber 10. The robot chamber 9 is connected to the sample chamber 2 by a sample chamber valve 11 that can be opened and closed. The robot chamber 9 and the holder chamber 10 are connected by a gate valve 12 that can be opened and closed. Further, in the holder chamber 10, as an openable / closable external valve 13 connected to the outside, a wafer valve 13 a for transporting the wafer W and a holder valve 13 b for transporting the wafer holder 30 face in different directions. Is provided. More specifically, in the holder chamber 10, the gate valve 12 and the holder valve 13b are provided facing each other, and the wafer valve 13a is provided in a direction orthogonal to the gate valve 12 and the holder valve 13b. Yes. Each of the sample chamber 2, the robot chamber 9, and the holder chamber 10 has an exhaust means (not shown), and each of the sample chamber valve 11, the gate valve 12, the wafer valve 13a, and the holder valve 13b is closed. By doing so, it is possible to evacuate the inside independently until it becomes a vacuum state.

また、ホルダ室１０には、ウエハホルダ３０を、下方に空間を有した状態で配置させることが可能なホルダ台１４が設けられている。図１、図９及び図１０に示すように、ホルダ台１４は、ウエハ用バルブ１３ａから外部へウエハＷが搬送される方向に並べて設けられた一対の主台１５、１５と、ロボット室９からゲートバルブ１２を介してホルダ室１０へと、また、ホルダ用バルブ１３ｂから外部へとウエハホルダ３０を搬送する搬送経路に、隙間を有して設けられた４つの副台１６とで構成されている。一対の主台１５、１５の上部には、ウエハホルダ３０の形状に対応する段部１５ａが形成された受部材１５ｂが設けられている。そして、一方の主台１５の受け部材１５ｂの上面に凸部４２ａが形成されているとともに、他方の主台１５の受け部材１５ｂの上面にも、凸部４２ａと対向して凸部４２ｂが形成されている。これら凸部４２ａ、４２ｂは、ウエハホルダ３０のホルダ本体３１の凹部４０ａ、４０ｂと対応する略円錐状に形成されていて、それぞれの頂部４２ｃ及び縁部４２ｄは切り欠かれている。また、副台１６の上部には、受部材１６ａが設けられている。そして、主台１５及び副台１６上にウエハホルダ３０を配置すれば、ウエハホルダ３０において、段部１５ａがガイド部３２の側面３２ａに当接することで概略位置決めされ、ホルダ本体３１の下面３１ｄが各受け部材１５ｂ、１６ａに当接することで、ウエハホルダ３０は、各主台１５及び各副台１６によって支持された状態となる。 The holder chamber 10 is provided with a holder base 14 on which the wafer holder 30 can be disposed with a space below. As shown in FIGS. 1, 9, and 10, the holder base 14 includes a pair of main bases 15, 15 provided side by side in a direction in which the wafer W is transferred from the wafer valve 13 a to the outside, and a robot chamber 9. The four sub-bases 16 are provided with a gap in the transfer path for transferring the wafer holder 30 to the holder chamber 10 through the gate valve 12 and from the holder valve 13b to the outside. . A receiving member 15 b in which a step portion 15 a corresponding to the shape of the wafer holder 30 is formed is provided above the pair of main stands 15, 15. And the convex part 42a is formed in the upper surface of the receiving member 15b of the one main stand 15, and the convex part 42b is formed also in the upper surface of the receiving member 15b of the other main base 15 facing the convex part 42a. Has been. The convex portions 42a and 42b are formed in a substantially conical shape corresponding to the concave portions 40a and 40b of the holder main body 31 of the wafer holder 30, and the top portion 42c and the edge portion 42d are cut out. A receiving member 16 a is provided on the upper side of the sub table 16. If the wafer holder 30 is arranged on the main table 15 and the sub table 16, the stepped portion 15a of the wafer holder 30 is roughly positioned by abutting against the side surface 32a of the guide portion 32, and the lower surface 31d of the holder body 31 is received by each receiving portion. By contacting the members 15 b and 16 a, the wafer holder 30 is supported by each main table 15 and each sub table 16.

さらに、この状態では、凹部４０ａ、４０ｂにそれぞれ対応する凸部４２ａ、４２ｂが嵌合されることで、ウエハホルダ３０は、凸部４２ａ、４２ｂによって決定される位置に位置決めされ、また、主台１５の受け部材１５ｂ及び副台１６の受け部材１６ａで形成される平面上で移動及び回転が規制される。すなわち、凹部４０ａ、４０ｂ及び凸部４２ａ、４２ｂで位置決め手段５０ａを構成してウエハホルダ３０を位置決め、規制することが可能であるとともに、また、ウエハホルダ３０とホルダ台１４とによって、位置決め手段５０ａを有するウエハ保持機構５０が構成されて、ウエハＷが位置決め保持された状態を保つことが可能である。 Further, in this state, the convex portions 42a and 42b respectively corresponding to the concave portions 40a and 40b are fitted, whereby the wafer holder 30 is positioned at a position determined by the convex portions 42a and 42b. Movement and rotation are restricted on a plane formed by the receiving member 15b and the receiving member 16a of the sub table 16. That is, the concave portions 40a and 40b and the convex portions 42a and 42b constitute the positioning means 50a to position and regulate the wafer holder 30, and the wafer holder 30 and the holder base 14 include the positioning means 50a. The wafer holding mechanism 50 is configured so that the wafer W can be kept positioned and held.

また、ホルダ室１０の床には、収容凹部１０ａが設けられており、収容凹部１０ａの内部には、エレベータ１７が設けられている。エレベータ１７は、収容凹部１０ａの底面に固定され、図示しない駆動部によって上下に伸縮可能なシリンダ１７ａと、シリンダ１７ａの上端部において、水平な３方向に延設されたアーム１７ｂと、アーム１７ｂの先端部において上方に突出して設けられた支持ピン１７ｃとを備える。図９に示すように、エレベータ１７は、ホルダ台１４にウエハＷを保持したウエハホルダ３０を配置する際には、シリンダ１７ａが縮んだ状態で、ウエハホルダ３０の下方の空間に配置されている。また、シリンダ１７ａを伸ばした状態にすることで、支持ピン１７ｃをウエハＷの下面に当接させて、ウエハＷを持ち上げることが可能である。なお、エレベータ１７は収容凹部１０ａの内部に設けられるものとしたが、ホルダ台１４を高く設定することで、ホルダ室１０の床とウエハホルダ３０との間の空間にエレベータ１７を配置可能であれば、収容凹部１０ａを設けずに直接ホルダ室１０の床にエレベータ１７を設けるものとしても良い。 A storage recess 10a is provided on the floor of the holder chamber 10, and an elevator 17 is provided inside the storage recess 10a. The elevator 17 is fixed to the bottom surface of the housing recess 10a and can be vertically expanded and contracted by a drive unit (not shown), an arm 17b extending in three horizontal directions at the upper end of the cylinder 17a, and an arm 17b And a support pin 17c provided to protrude upward at the tip portion. As shown in FIG. 9, when the wafer holder 30 holding the wafer W is placed on the holder base 14, the elevator 17 is placed in a space below the wafer holder 30 with the cylinder 17 a contracted. Further, by extending the cylinder 17a, the support pins 17c can be brought into contact with the lower surface of the wafer W to lift the wafer W. In addition, although the elevator 17 shall be provided in the inside of the accommodation recessed part 10a, if the elevator 17 can be arrange | positioned in the space between the floor of the holder chamber 10, and the wafer holder 30 by setting the holder stand 14 high. The elevator 17 may be provided directly on the floor of the holder chamber 10 without providing the housing recess 10a.

図１に示すように、ロボット室９には、ホルダ室１０のホルダ台１４と、試料室２の内部２ａの試料ステージ３との間で、ウエハホルダ３０を搬送する内部搬送ロボット１８が設けられている。内部搬送ロボット１８は、本実施形態においては、３つのアームである基端アーム１８ａ、中間アーム１８ｂ、先端アーム１８ｃで構成されており、駆動部１８ｄによってそれぞれ回転自在に設定されている。先端アーム１８ｃは、上記のように、試料ステージ３の挿入溝３ａに挿入可能な幅に設定されているとともに、図１１に示すように、上面には、先端側と基端側とに、一対の凸部４３ａ、４３ｂが形成されている。これら凸部４３ａ、４３ｂは、ウエハホルダ３０のホルダ本体３１の凹部４１ａ、４１ｂと対応する略円錐状に形成されていて、それぞれの頂部４３ｃ及び縁部４３ｄは切り欠かれている。そして、ウエハホルダ３０のホルダ本体３１を、内部搬送ロボット１８の先端アーム１８ｃを下面３１ｄに当接させて支持すれば、凸部４３ａ、４３ｂがそれぞれ対応する凹部４１ａ、４１ｂに嵌合される。これによりウエハホルダ３０は、先端アーム１８ｃ上において凸部４３ａ、４３ｂによって決定される位置に位置決めされ、先端アーム１８ｃの上面で形成される平面上で移動及び回転が規制される。すなわち、凹部４１ａ、４１ｂ及び凸部４３ａ、４３ｂでウエハホルダ３０を位置決めする位置決め手段５１ａを構成し、また、ウエハホルダ３０と内部搬送ロボット１８とによって、位置決め手段５１ａを有してウエハＷを位置決めされた状態で搬送するウエハ搬送機構５１が構成されることとなる。 As shown in FIG. 1, the robot chamber 9 is provided with an internal transfer robot 18 that transfers the wafer holder 30 between the holder stage 14 of the holder chamber 10 and the sample stage 3 in the interior 2 a of the sample chamber 2. Yes. In the present embodiment, the internal transfer robot 18 includes a base arm 18a, an intermediate arm 18b, and a front arm 18c, which are three arms, and each of the internal transfer robot 18 is set to be freely rotatable by a drive unit 18d. As described above, the distal arm 18c is set to have a width that can be inserted into the insertion groove 3a of the sample stage 3, and as shown in FIG. Convex portions 43a and 43b are formed. These convex portions 43a and 43b are formed in a substantially conical shape corresponding to the concave portions 41a and 41b of the holder main body 31 of the wafer holder 30, and the top portion 43c and the edge portion 43d are cut out. If the holder main body 31 of the wafer holder 30 is supported by bringing the tip arm 18c of the internal transfer robot 18 into contact with the lower surface 31d, the convex portions 43a and 43b are fitted into the corresponding concave portions 41a and 41b, respectively. As a result, the wafer holder 30 is positioned on the tip arm 18c at a position determined by the convex portions 43a and 43b, and movement and rotation are restricted on a plane formed by the upper surface of the tip arm 18c. That is, the concave portions 41a and 41b and the convex portions 43a and 43b constitute the positioning means 51a for positioning the wafer holder 30, and the wafer holder 30 and the internal transfer robot 18 have the positioning means 51a to position the wafer W. A wafer transfer mechanism 51 that transfers the wafer in a state is configured.

また、図１に示すように、ホルダ室１０のウエハ用バルブ１３ａ側の外部には、ウエハＷを搬送するウエハ搬送ロボット１９と、断面試料Ｓを作製する前後の各ウエハＷを複数収容するウエハカセット２０、２１と、ウエハＷの向きを検出するウエハアライナ２２とを備える。ウエハ搬送ロボット１９は、本実施形態においては、４つのアームである基端アーム１９ａ、中間アーム１９ｂ、１９ｃ、及び先端アーム１９ｄで構成されており、駆動部１９ｅによってそれぞれ回転自在に設定されている。先端アーム１９ｄには、ウエハＷを載置させることが可能であり、基端アーム１９ａ、中間アーム１９ｂ、１９ｃ、及び先端アーム１９ｄが協働することによって、ウエハカセット２０、２１のそれぞれとホルダ室１０の内部との間でウエハＷの受渡しすることが可能である。 As shown in FIG. 1, outside the wafer chamber 13a side of the holder chamber 10, a wafer transfer robot 19 for transferring the wafer W and a wafer for storing a plurality of wafers W before and after the cross-sectional sample S is produced. Cassettes 20 and 21 and a wafer aligner 22 for detecting the orientation of the wafer W are provided. In this embodiment, the wafer transfer robot 19 includes a base arm 19a, intermediate arms 19b and 19c, and a front arm 19d, which are four arms, and each is set to be freely rotatable by a drive unit 19e. . A wafer W can be placed on the distal arm 19d, and the base arm 19a, intermediate arms 19b and 19c, and the distal arm 19d cooperate with each other to hold the wafer cassettes 20 and 21 and the holder chamber. The wafer W can be transferred to and from the inside of the apparatus 10.

また、ホルダ室１０のホルダ用バルブ１３ｂ側の外部には、ウエハホルダ３０を搬送するホルダ搬送ロボット２３と、搬送されたウエハホルダ３０を載置するホルダ載置部２４とが設けられている。ホルダ搬送ロボット２３は、本実施形態においては、３つのアームである基端アーム２３ａ、中間アーム２３ｂ、及び先端アーム２３ｃで構成されており、駆動部２３ｄによって基端アーム２２ａ及び中間アーム２２ｂが回転自在に設定されている。また、先端アーム２２ｃは中間アーム２２ｂ上で自在にスライドするように設定されている。そして、基端アーム２３ａ、中間アーム２３ｂ、及び先端アーム２３ｃが協働することによって、ホルダ室１０の内部とホルダ載置部２４との間でウエハホルダ３０の受渡しが可能である。 In addition, a holder transfer robot 23 for transferring the wafer holder 30 and a holder mounting portion 24 for mounting the transferred wafer holder 30 are provided outside the holder chamber 10 on the side of the holder valve 13b. In this embodiment, the holder transport robot 23 includes a base end arm 23a, an intermediate arm 23b, and a front end arm 23c, which are three arms, and the base end arm 22a and the intermediate arm 22b are rotated by a drive unit 23d. It is set freely. The tip arm 22c is set to slide freely on the intermediate arm 22b. The wafer holder 30 can be transferred between the inside of the holder chamber 10 and the holder mounting portion 24 by the cooperation of the base end arm 23a, the intermediate arm 23b, and the front end arm 23c.

次に、試料作製装置１及びウエハホルダ３０の作用について説明する。図１２は、ウエハＷを保持しているウエハホルダ３０が、試料室２の試料ステージ３に配置されている状態を示している。ここで、試料ステージ３上において、ウエハホルダ３０のホルダ本体３１は、第一の静電チャック３ｂによって吸着保持されているとともに、ウエハＷは、第一の静電チャック３ｂと独立した第二の静電チャック３ｃによって吸着保持されている。そして、試料室バルブ１１が閉鎖され、試料室２の内部２ａが図示しない排気手段によって真空状態に保たれた状態で、断面試料Ｓの作製が行われる。図１３（ａ）に示すように、まずウエハホルダ３０に保持されたウエハＷの所定位置において集束イオンビーム鏡筒４から集束イオンビームＩを照射し、極薄の断面試料Ｓの形状となるようにエッチングし、薄片化する。ここで、ウエハホルダ３０及びウエハＷは、第一の静電チャック３ｂ及び第二の静電チャック３ｃで静電気力によって吸着保持されている。このため、作業者が介在すること無く試料室２の内部２ａを真空状態としたまま脱着することができ、作業者を原因とする塵などの汚染物発生を防止することができる。また、機械締結などのように部材から発生する塵などの汚染物発生のおそれも無い。また、静電気力によることで、ウエハＷを広範囲で均一に歪み無く吸着保持することができる。さらに、試料ステージ３自体の軽量化を図ることができ、試料ステージ３の固有振動数を高く設定することができる。このため、汚染物、ウエハＷの変形、試料ステージ３の振動にそれぞれ起因する集束イオンビームＩの分解能の低下を防止することができ、より高精度にウエハＷの加工、観察が可能となる。また、ウエハホルダ３０とウエハＷとは、第一の静電チャック３ｂと第二の静電チャック３ｃとで別々に吸着保持される。そして、軽量のウエハＷを保持する第二の静電チャック３ｃについては、必要とする電圧を低く抑えることができる。このため、ウエハＷに流れる漏れ電流を小さくすることができ、照射される集束イオンビームＩが漏れ電流による影響を受けてしまうのを防ぐことができる。また、第二の静電チャック３ｃは、ウエハホルダ３０のホルダ本体３１が第一の静電チャック３ｂに吸着保持された状態で、ウエハＷを吸着保持可能に上方に突出している。このため、ウエハＷをウエハホルダ３０に載置された状態のまま、観察面が集束イオンビームＩの焦点高さとなるように吸着保持することができ、集束イオンビームＩの分解能の向上をさらに図ることができる。 Next, operations of the sample preparation device 1 and the wafer holder 30 will be described. FIG. 12 shows a state in which the wafer holder 30 holding the wafer W is arranged on the sample stage 3 in the sample chamber 2. Here, on the sample stage 3, the holder main body 31 of the wafer holder 30 is attracted and held by the first electrostatic chuck 3b, and the wafer W is separated from the first electrostatic chuck 3b by a second static electricity. It is sucked and held by the electric chuck 3c. Then, the cross-sectional sample S is manufactured in a state where the sample chamber valve 11 is closed and the inside 2a of the sample chamber 2 is kept in a vacuum state by an exhaust means (not shown). As shown in FIG. 13A, first, the focused ion beam I is irradiated from the focused ion beam column 4 at a predetermined position of the wafer W held by the wafer holder 30 so that the shape of the extremely thin cross-sectional sample S is obtained. Etch and slice. Here, the wafer holder 30 and the wafer W are attracted and held by the first electrostatic chuck 3b and the second electrostatic chuck 3c by electrostatic force. For this reason, the inside 2a of the sample chamber 2 can be detached while the operator is not involved, and the generation of contaminants such as dust caused by the operator can be prevented. Further, there is no possibility of generating contaminants such as dust generated from the members, such as mechanical fastening. Further, due to the electrostatic force, the wafer W can be attracted and held uniformly over a wide range without distortion. Further, the weight of the sample stage 3 itself can be reduced, and the natural frequency of the sample stage 3 can be set high. For this reason, it is possible to prevent degradation of the resolution of the focused ion beam I caused by contaminants, deformation of the wafer W, and vibration of the sample stage 3, and processing and observation of the wafer W can be performed with higher accuracy. Further, the wafer holder 30 and the wafer W are separately held by suction by the first electrostatic chuck 3b and the second electrostatic chuck 3c. And about the 2nd electrostatic chuck 3c holding the lightweight wafer W, a required voltage can be restrained low. Therefore, the leakage current flowing through the wafer W can be reduced, and the irradiated focused ion beam I can be prevented from being affected by the leakage current. The second electrostatic chuck 3c protrudes upward so that the wafer W can be sucked and held in a state where the holder main body 31 of the wafer holder 30 is sucked and held by the first electrostatic chuck 3b. For this reason, the wafer W can be adsorbed and held so that the observation surface becomes the focal height of the focused ion beam I while being placed on the wafer holder 30, and the resolution of the focused ion beam I can be further improved. Can do.

そして、断面試料Ｓの側部Ｓ１を切断した後、採取・搬送手段であるプローブ７によって断面試料Ｓを採取する。そして、図１３（ｂ）に示すように、試料保持部３３の固定台３５に挟持された試料台３６の一つを選択して、採取した断面試料Ｓを支持部３８の側面３８ａに当接させる。この際、試料保持部３３の固定台３５は、ホルダ本体３１上に設けられていることで、ウエハＷの観察面と略等しい高さに位置している。このため、断面試料Ｓを採取して固定台３５に挟持された試料台２６に移動させる距離を最小限とし、断面試料Ｓの移動中の落下や破損を防止することができる。そして、図１に示す接着手段６によって断面試料Ｓと支持部３８とを接着固定する。すなわち、断面試料Ｓの側部Ｓ１に集束イオンビーム鏡筒４によって集束イオンビームを照射するとともに、ガス銃５によってデポジションガスを噴出させる。これによって、断面試料Ｓの側部Ｓ１にデポジション膜Ｓ２が成膜されて、デポジション膜Ｓ２によって断面試料Ｓは支持部３８に接着固定される。さらに、支持部３８の観察窓部３８ｂとなる部分に集束イオンビームを照射することで、支持部３８はエッチングされ、観察窓部３８ｂが形成される。以上のようにして、試料台３８に固定された断面試料Ｓを、観察窓部３８ｂを介して透過電子顕微鏡で観察可能となる。また、断面試料ＳはウエハＷの所定位置から作製され、試料保持部３３に固定されるので、ウエハＷ及び作製された断面試料Ｓを同時に搬送することができる。本実施形態においては、ウエハホルダ３０に４つの試料カセット３４が設けられ、各試料カセット３４に４つの固定台３５を装着することが可能であるので、１枚のウエハＷから最大で１６枚の断面試料Ｓを採取して試料保持部３３に固定し、同時に搬送することが可能である。また、ウエハＷ及び作製される断面試料Ｓを保持する断面試料保持部３３がとともに、ウエハホルダ３０に位置していることで、上記の断面試料Ｓの作製及び採取を効率良く行うことができるとともに、試料室２の内部２ａを最小限のスペースに抑えることができる。 And after cut | disconnecting the side part S1 of the cross-section sample S, the cross-section sample S is extract | collected with the probe 7 which is an extraction and conveyance means. Then, as shown in FIG. 13 (b), one of the sample bases 36 held by the fixed base 35 of the sample holding part 33 is selected, and the collected cross-sectional sample S is brought into contact with the side face 38 a of the support part 38. Let At this time, the fixing base 35 of the sample holder 33 is provided on the holder main body 31, and thus is positioned at a height substantially equal to the observation surface of the wafer W. For this reason, the distance by which the cross-sectional sample S is collected and moved to the sample base 26 sandwiched by the fixed base 35 can be minimized, and the cross-section sample S can be prevented from dropping or breaking during movement. Then, the cross-section sample S and the support portion 38 are bonded and fixed by the bonding means 6 shown in FIG. That is, the focused ion beam column 4 irradiates the side S1 of the cross-sectional sample S with the focused ion beam, and the gas gun 5 ejects the deposition gas. As a result, the deposition film S2 is formed on the side portion S1 of the cross-sectional sample S, and the cross-sectional sample S is bonded and fixed to the support portion 38 by the deposition film S2. Further, by irradiating the portion that becomes the observation window portion 38b of the support portion 38 with the focused ion beam, the support portion 38 is etched to form the observation window portion 38b. As described above, the cross-sectional sample S fixed to the sample stage 38 can be observed with the transmission electron microscope through the observation window 38b. Further, since the cross-sectional sample S is manufactured from a predetermined position of the wafer W and is fixed to the sample holder 33, the wafer W and the manufactured cross-sectional sample S can be transported simultaneously. In the present embodiment, four sample cassettes 34 are provided in the wafer holder 30, and four fixing bases 35 can be mounted on each sample cassette 34, so that a maximum of 16 cross sections from one wafer W can be obtained. The sample S can be collected and fixed to the sample holder 33 and can be simultaneously transported. In addition, since the cross-sectional sample holder 33 that holds the wafer W and the cross-sectional sample S to be manufactured is positioned together with the wafer holder 30, the above-described cross-sectional sample S can be efficiently manufactured and collected, The interior 2a of the sample chamber 2 can be suppressed to a minimum space.

断面試料Ｓの作製、採取が完了したら、ウエハＷ及び断面試料Ｓを外部まで搬送する。まず、図示しない制御部によって第一の静電チャック３ｂ及び第二の静電チャック３ｃによるウエハホルダ３０及びウエハＷの吸着を解除する。この際、静電気力による吸着としていることで、作業者が介在することなく吸着を解除することができ、脱着に伴う作業時間の短縮及び作業者によるウエハＷ等の破損の防止を図ることができる。また、上記のようにウエハＷを吸着する第二の静電チャック３ｃの電圧を低く抑えることができることで、吸着を解除して離脱させる際の離脱時間を短縮させることができ、スループットの向上を図ることができる。次に、図９に示すように、試料室バルブ１１及びゲートバルブ１２を閉塞した状態で、ロボット室９の内部を図示しない排気手段によって試料室２の内部２ａと同じ気圧状態にする。そして、この状態で試料室バルブ１１を開放する。このようにすることで、試料室２の内部２ａの真空状態を維持するとともに、不要な塵などが試料室２の内部２ａに流入するのを防ぐことができる。 When the preparation and collection of the cross-sectional sample S are completed, the wafer W and the cross-sectional sample S are transferred to the outside. First, the adsorption of the wafer holder 30 and the wafer W by the first electrostatic chuck 3b and the second electrostatic chuck 3c is released by a control unit (not shown). At this time, since the suction is performed by electrostatic force, the suction can be released without intervention of an operator, the working time accompanying the detachment can be shortened, and the damage of the wafer W or the like by the worker can be prevented. . In addition, since the voltage of the second electrostatic chuck 3c that attracts the wafer W can be kept low as described above, it is possible to shorten the separation time when releasing and releasing the adsorption, thereby improving the throughput. Can be planned. Next, as shown in FIG. 9, with the sample chamber valve 11 and the gate valve 12 closed, the inside of the robot chamber 9 is brought to the same atmospheric pressure as the inside 2a of the sample chamber 2 by the exhaust means (not shown). In this state, the sample chamber valve 11 is opened. By doing in this way, while maintaining the vacuum state of the inside 2a of the sample chamber 2, it is possible to prevent unnecessary dust and the like from flowing into the inside 2a of the sample chamber 2.

次に、図１４（ａ）に示すように、内部搬送ロボット１８を駆動させて、先端アーム１８ｃを試料ステージ３の挿入溝３ａに挿入する。そして、図１４（ｂ）に示すように、先端アーム１８ｃをウエハホルダ３０の下面３１ｄに当接させる。この状態において、先端アーム１８ｃに形成された凸部４３ａ、４３ｂは、それぞれ対応するホルダ本体３１に形成された凹部４１ａ、４１ｂに嵌合される。この際、凹部４１ａ、４１ｂ及び凸部４３ａ、４３ｂは、互いに対応する略円錐状に形成されている。このため、先端アーム１８ｃとウエハホルダ３０の相対的位置が位置ずれしていたとしても、凸部４３ａ、４３ｂの各頂部４３ｃが対応する凹部４１ａ、４１ｂに挿入可能な範囲であるならば、ウエハホルダ３０は、凸部４３ａ、４３ｂの傾斜面に案内されて、位置決め手段５１ａを構成する凹部４１ａ、４１ｂと凸部４３ａ、４３ｂとが同軸となるように嵌合することとなる。そして、ウエハホルダ３０は、先端アーム１８ｃに対して凸部４３ａ、４３ｂと対応する位置に、正確に位置決めされた状態のまま、内部搬送ロボット１８において、先端アーム１８ｃ、中間アーム１８ｂ、及び、基端アーム１８ｃを回転させてロボット室９の内部まで搬送されることとなる。この際、位置決め手段５１ａにおいて、凸部４３ａ、４３ｂがそれぞれ対応する凹部４１ａ、４１ｂに嵌合していることで、ウエハホルダ３０の移動及び回転は規制されている。このため、内部搬送ロボット１８による搬送の際に、慣性力によって先端アーム１８ｃに対してウエハホルダ３０が位置ずれしてしまうことなく、位置決めされた状態を保って搬送することができる。 Next, as shown in FIG. 14A, the internal transfer robot 18 is driven to insert the tip arm 18 c into the insertion groove 3 a of the sample stage 3. Then, as shown in FIG. 14B, the tip arm 18 c is brought into contact with the lower surface 31 d of the wafer holder 30. In this state, the convex portions 43a and 43b formed on the tip arm 18c are fitted into the concave portions 41a and 41b formed on the corresponding holder body 31, respectively. At this time, the concave portions 41a and 41b and the convex portions 43a and 43b are formed in substantially conical shapes corresponding to each other. For this reason, even if the relative positions of the tip arm 18c and the wafer holder 30 are misaligned, the wafer holder 30 is provided as long as the top portions 43c of the convex portions 43a and 43b can be inserted into the corresponding concave portions 41a and 41b. Are guided by the inclined surfaces of the convex portions 43a and 43b, and the concave portions 41a and 41b constituting the positioning means 51a and the convex portions 43a and 43b are fitted so as to be coaxial. Then, the wafer holder 30 is accurately positioned at a position corresponding to the protrusions 43a and 43b with respect to the distal arm 18c, while the distal transfer arm 18c, the intermediate arm 18b, and the proximal end are in the internal transfer robot 18. The arm 18c is rotated and conveyed to the inside of the robot chamber 9. At this time, the movement and rotation of the wafer holder 30 are restricted by the convex portions 43a and 43b fitting into the corresponding concave portions 41a and 41b in the positioning means 51a. Therefore, the wafer holder 30 can be transported while being positioned without being displaced with respect to the distal end arm 18c by the inertial force during the transport by the internal transport robot 18.

なお、ウエハホルダ３０は、ホルダ本体３１が中央に開口部３１ａが形成された枠状の部材であり、断面試料Ｓを保持する試料保持部３３も、試料カセット３４、固定台３５及び試料台３６で構成された非常に単純な構造である。このため、ウエハホルダ３０の大きさ及び重量を最小限にすることができるので、ウエハホルダ３０を搬送する内部搬送ロボット１８の小型化を図ることができる。また、搬送ルートの省スペース化も望める。 The wafer holder 30 is a frame-like member having a holder main body 31 with an opening 31 a formed in the center. The sample holder 33 that holds the cross-sectional sample S is also composed of a sample cassette 34, a fixed base 35, and a sample base 36. It is a very simple structure. For this reason, since the size and weight of the wafer holder 30 can be minimized, the size of the internal transfer robot 18 that transfers the wafer holder 30 can be reduced. It can also be expected to save space on the transport route.

次に、試料室バルブ１１を閉塞した後に、ゲートバルブ１２を開放する。この際、ホルダ室１０は、外部バルブ１３であるウエハ用バルブ１３ａ及びホルダ用バルブ１３ｂを閉塞しておくとともに、内部を図示しない排気手段で排気してロボット室９と同じ気圧状態にしておく。このため、ゲートバルブ１２を開放しても、ロボット室９の内部を真空状態に維持することができる。そして、先端アーム１８ｃに載置されているウエハホルダ３０をホルダ室１０まで移動させる。ホルダ台１４の副台１６は、内部搬送ロボット１８による搬送方向に隙間を有して配置されているので、４つの副台１６の隙間に先端アーム１８ｃを挿入するようにして、図１５及び図１６に示すように、ホルダ台１４にウエハホルダ３０を受け渡すことができる。ウエハホルダ３０は段部１５ａに案内され概略位置決めされる。さらに、図１６（ｂ）に示すように、一対の主台１５において、受け部材１５ｂに形成された凸部４１ａ、４１ｂは、それぞれ対応するホルダ本体３１の凹部４０ａ、４０ｂに嵌合される。この際、凹部４０ａ、４０ｂ及び凸部４２ａ、４２ｂは、互いに対応する略円錐状に形成されている。このため、先端アーム１８ｃの位置制御に誤差が生じることなどによって、ホルダ台１４とウエハホルダ３０の相対的位置が位置ずれしていたとしても、凸部４２ａ、４２ｂの各頂部４２ｃが対応する凹部４０ａ、４０ｂに挿入可能な範囲であるならば、ウエハホルダ３０は、凸部４２ａ、４２ｂの傾斜面に案内されて、位置決め手段５０ａを構成する凹部４０ａ、４０ｂと凸部４２ａ、４２ｂとが同軸となるように嵌合することとなり、凸部４２ａ、４２ｂと対応する位置に正確に位置決めされることとなる。また、この状態では、位置決め手段５０ａにより、ホルダ台１４上における移動及び回転が規制されることとなる。 Next, after closing the sample chamber valve 11, the gate valve 12 is opened. At this time, the holder chamber 10 closes the wafer valve 13 a and the holder valve 13 b which are the external valves 13, and exhausts the interior by an unillustrated exhaust means to keep the same atmospheric pressure as the robot chamber 9. For this reason, even if the gate valve 12 is opened, the inside of the robot chamber 9 can be maintained in a vacuum state. Then, the wafer holder 30 placed on the tip arm 18 c is moved to the holder chamber 10. Since the sub table 16 of the holder table 14 is arranged with a gap in the conveyance direction by the internal conveyance robot 18, the tip arm 18 c is inserted into the gap between the four sub tables 16, and FIG. 15 and FIG. As shown in FIG. 16, the wafer holder 30 can be delivered to the holder table 14. The wafer holder 30 is guided and roughly positioned by the step portion 15a. Further, as shown in FIG. 16 (b), in the pair of main stands 15, the convex portions 41 a and 41 b formed on the receiving member 15 b are fitted into the concave portions 40 a and 40 b of the corresponding holder body 31, respectively. At this time, the concave portions 40a, 40b and the convex portions 42a, 42b are formed in substantially conical shapes corresponding to each other. For this reason, even if the relative positions of the holder base 14 and the wafer holder 30 are misaligned due to an error in the position control of the tip arm 18c, the top portions 42c of the convex portions 42a and 42b correspond to the corresponding concave portions 40a. , 40b, the wafer holder 30 is guided by the inclined surfaces of the convex portions 42a, 42b, and the concave portions 40a, 40b constituting the positioning means 50a and the convex portions 42a, 42b are coaxial. As a result, they are fitted to each other and are accurately positioned at positions corresponding to the convex portions 42a and 42b. In this state, movement and rotation on the holder base 14 are restricted by the positioning means 50a.

次に、ウエハホルダ３０に保持されているウエハＷ及び断面試料Ｓをホルダ室１０から外部へ搬送する。この際、ゲートバルブ１２を閉塞した後に、外部バルブ１３を開放させる。このようにすることで、ロボット室９を真空状態に維持することができる。そして、図１７及び図１８に示すように、まず、ウエハホルダ３０に保持されたウエハＷを外部に搬送する。すなわち、エレベータ１７のシリンダ１７ａを伸ばして、支持ピン１７ｃを上昇させる。ウエハホルダ３０は中央に開口部３１ａを有しているので、支持ピン１７ｃを上昇させることで、支持ピン１７ｃはウエハＷの下面Ｗ２に当接する。そして、さらに支持ピン１７ｃを上昇させることで、ウエハＷを上方へ持ち上げてウエハホルダ３０からウエハＷを離脱させることができる。そして、ウエハ搬送ロボット１９を駆動させて、エレベータ１７によって持ち上げられたウエハＷの下方にウエハ搬送ロボット１９の先端アーム１９ｄを挿入し、下面Ｗ２に当接させる。このようにすることで、ウエハＷは、ウエハ搬送ロボット１９に受け渡される。ここで、ウエハＷは、上記のようにウエハホルダ３０から離脱し、ウエハ搬送ロボット１９に受け渡されるまでの間、ウエハホルダ３０に対して相対的位置関係が保たれている。また、ウエハホルダ３０は、上記のように、位置決め手段５１ａ、５１ｂによって、常に位置決めされた状態のまま、試料室２の内部から搬送されてホルダ室１０内で保持される。このため、ウエハＷは、試料室２からウエハ搬送ロボット１９に受け渡されるまで、ウエハホルダ３０と内部搬送ロボット１８とで構成されるウエハ搬送機構５１、及び、ウエハホルダ３０とホルダ台１４とで構成されるウエハ保持機構５０によって、位置決めされた状態が保たれ、正確に位置管理することが可能である。そして、外部搬送ロボット１９によって外部に搬送されたウエハＷは、断面試料Ｓを作製した後のウエハが収容されるウエハカセット２１に収容される。 Next, the wafer W and the cross-sectional sample S held by the wafer holder 30 are transferred from the holder chamber 10 to the outside. At this time, after closing the gate valve 12, the external valve 13 is opened. By doing so, the robot chamber 9 can be maintained in a vacuum state. Then, as shown in FIGS. 17 and 18, first, the wafer W held by the wafer holder 30 is transferred to the outside. That is, the cylinder 17a of the elevator 17 is extended to raise the support pin 17c. Since the wafer holder 30 has an opening 31a in the center, the support pins 17c are brought into contact with the lower surface W2 of the wafer W by raising the support pins 17c. Then, by further raising the support pins 17c, the wafer W can be lifted upward and detached from the wafer holder 30. Then, the wafer transfer robot 19 is driven, and the tip arm 19d of the wafer transfer robot 19 is inserted below the wafer W lifted by the elevator 17 and brought into contact with the lower surface W2. By doing so, the wafer W is delivered to the wafer transfer robot 19. Here, the relative position relationship between the wafer W and the wafer holder 30 is maintained until the wafer W is detached from the wafer holder 30 and transferred to the wafer transfer robot 19 as described above. Further, as described above, the wafer holder 30 is transported from the inside of the sample chamber 2 and held in the holder chamber 10 while being always positioned by the positioning means 51a and 51b. For this reason, the wafer W is configured by the wafer transfer mechanism 51 including the wafer holder 30 and the internal transfer robot 18 and the wafer holder 30 and the holder base 14 until the wafer W is transferred from the sample chamber 2 to the wafer transfer robot 19. The wafer holding mechanism 50 can maintain the positioned state and can accurately manage the position. Then, the wafer W transferred to the outside by the external transfer robot 19 is stored in a wafer cassette 21 in which the wafer after the cross-sectional sample S is manufactured is stored.

次に、図１９に示すように、エレベータ１７のシリンダ１７ａを縮ませて、支持ピン１７ｃを下降させる。そして、ウエハ用バルブ１３ａを閉塞するとともに、ホルダ用バルブ１３ｂを開放させる。図１９及び図２０に示すように、この状態でホルダ搬送用ロボット２３を駆動させて、ホルダ室１０の内部において、先端アーム２３ｃを副台１６の隙間に挿入し、ウエハホルダ３０のホルダ本体３１の下面３１ｄに当接させる。そして、先端アーム２３ｃを移動させることで、試料保持部３３に断面試料Ｓが保持された状態のウエハホルダ３０を、外部に設けられたホルダ載置部２４まで搬送することができる。ウエハホルダ３０を外部に搬送した後、断面試料Ｓは、ウエハホルダ３０のホルダ本体３１から試料カセット３４を離脱させることで、試料カセット３４の単位で取り扱われ、保管、あるいは透過電子顕微鏡まで搬送されて観察することがきる。なお、試料カセット３４と、断面試料Ｓが一つずつ固定された試料台３６とは、固定台３５によって着脱可能であるので、試料カセット３４から固定台３５を離脱させて固定台３５の単位で取り扱うことも可能である。また、作製された断面試料Ｓの観察が完了した後は、固定台３５から試料台３６を取り外す。そして、断面試料Ｓが接着固定されていない新たな試料台３６を固定台３５に挟持させて、試料カセット３４に装着すれば、再度ウエハホルダ３０に装着して使用することが可能である。なお、ウエハホルダ３０のホルダ本体３１から試料カセット３４を離脱させずに、ウエハホルダ３０に保持されたまま、次工程まで搬送することもできる。 Next, as shown in FIG. 19, the cylinder 17a of the elevator 17 is contracted, and the support pin 17c is lowered. Then, the wafer valve 13a is closed and the holder valve 13b is opened. As shown in FIGS. 19 and 20, the holder transport robot 23 is driven in this state, and the tip arm 23 c is inserted into the gap of the sub table 16 inside the holder chamber 10, and the holder main body 31 of the wafer holder 30 is inserted. It abuts on the lower surface 31d. Then, by moving the tip arm 23 c, the wafer holder 30 in which the cross-sectional sample S is held by the sample holding unit 33 can be transferred to the holder mounting unit 24 provided outside. After the wafer holder 30 is transported to the outside, the cross-sectional sample S is handled in units of the sample cassette 34 by detaching the sample cassette 34 from the holder body 31 of the wafer holder 30 and stored or transported to a transmission electron microscope for observation. I can do it. Note that the sample cassette 34 and the sample table 36 on which the cross-sectional samples S are fixed one by one can be attached and detached by the fixed table 35. Therefore, the fixed table 35 is detached from the sample cassette 34 in units of the fixed table 35. It can also be handled. In addition, after the observation of the produced cross-sectional sample S is completed, the sample table 36 is removed from the fixed table 35. If a new sample stage 36 to which the cross-section sample S is not bonded and fixed is sandwiched between the fixed stages 35 and mounted on the sample cassette 34, it can be mounted on the wafer holder 30 and used again. The sample cassette 34 can be transported to the next process while being held by the wafer holder 30 without being detached from the holder main body 31 of the wafer holder 30.

また、図１に示すように、新たなウエハＷから断面試料Ｓを作製する際には、ホルダ搬送ロボット２３によって、ウエハホルダ３０をホルダ載置部２４からホルダ室１０のホルダ台１４に移動させる。また、ウエハ搬送ロボット１９によってウエハカセット２０から新たなウエハＷを取り出し、ウエハアライナ２２によってウエハＷの向きを検出する。そして、ホルダ室１０の内部において、エレベータ１７の支持ピン１７ｃを上昇させた状態でウエハ搬送ロボット１９によって搬送することで、ウエハＷはエレベータ１７の支持ピン１７ｃ上に受け渡される。そして、エレベータ１７を下降させれば、ウエハホルダ３０のホルダ本体３１上にウエハＷを容易に位置決めし、保持された状態にすることができる。これ以降、ウエハＷ及び断面試料Ｓを試料室２ａから外部へ搬送する場合と逆の手順となるので省略する。 As shown in FIG. 1, when the cross-sectional sample S is produced from a new wafer W, the holder holder robot 23 moves the wafer holder 30 from the holder mounting portion 24 to the holder base 14 of the holder chamber 10. Further, a new wafer W is taken out from the wafer cassette 20 by the wafer transfer robot 19, and the orientation of the wafer W is detected by the wafer aligner 22. In the holder chamber 10, the wafer W is transferred onto the support pins 17 c of the elevator 17 by being transferred by the wafer transfer robot 19 with the support pins 17 c of the elevator 17 being raised. If the elevator 17 is lowered, the wafer W can be easily positioned on the holder body 31 of the wafer holder 30 and can be held. Thereafter, the procedure is the reverse of the case where the wafer W and the cross-sectional sample S are transferred from the sample chamber 2a to the outside, and the description is omitted.

なお、上記においては、ウエハＷを１枚ずつ、ウエハホルダ３０によって試料室２まで搬送して断面試料Ｓを作製し、ウエハホルダ３０によってウエハＷ及び断面試料Ｓを外部まで搬送したが、複数のウエハＷから連続して断面試料Ｓを採取することもできる。例えば、１枚のウエハＷから１枚の断面試料Ｓを採取し、これを複数枚のウエハＷについて行うものとする。この場合、１枚目のウエハＷから断面試料Ｓを作製し、図９に示すように、ホルダ室１０までウエハＷを搬送する。次に、図１２に示すように、ウエハＷを外部に搬送したら、ウエハホルダ３０をウエハ用バルブ１３ｂから外部へ搬送せずに、新たなウエハＷをウエハカセット２０から取り出して、ウエハホルダ３０に載置する。そして、新しいウエハＷと、その前に採取した断面試料Ｓとを保持したまま、試料室２まで搬送することで、新しいウエハＷから新しい断面試料Ｓを採取することができる。本実施形態においては、試料保持部３３では全部で１６個の断面試料Ｓを保持することができるので、１６枚のウエハＷから連続して断面試料Ｓを採取することができる。このように、１枚のウエハＷごとにウエハホルダ３０を外部に搬送し、断面試料Ｓを取り外す工程を省略することができるため、さらにスループットの向上を望むことができる。 In the above description, the wafer W is transported to the sample chamber 2 by the wafer holder 30 one by one to produce the cross-sectional sample S, and the wafer W and the cross-sectional sample S are transported to the outside by the wafer holder 30. The cross-sectional sample S can also be collected continuously. For example, it is assumed that one cross-sectional sample S is collected from one wafer W and this is performed on a plurality of wafers W. In this case, a cross-sectional sample S is prepared from the first wafer W, and the wafer W is transferred to the holder chamber 10 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 12, when the wafer W is transferred to the outside, a new wafer W is taken out from the wafer cassette 20 and placed on the wafer holder 30 without transferring the wafer holder 30 from the wafer valve 13b to the outside. To do. Then, a new cross-section sample S can be collected from the new wafer W by transporting it to the sample chamber 2 while holding the new wafer W and the cross-section sample S collected before that. In the present embodiment, since the sample holder 33 can hold a total of 16 cross-sectional samples S, the cross-sectional samples S can be continuously collected from 16 wafers W. As described above, since the process of transporting the wafer holder 30 to the outside for each wafer W and removing the cross-sectional sample S can be omitted, it is possible to further improve the throughput.

以上のように、位置決め手段５０ａを有するウエハ保持機構５０、及び、位置決め手段５１ａを有するウエハ搬送機構５１を備えることで、試料室２から外部のウエハカセット２０、２１までウエハＷを正確に位置決めされた状態で搬入出することができる。特に、位置決め手段５０ａ、５１ａのそれぞれは、互いに対応する略円錐状に形成された凹部と凸部とで構成されていることで、概略位置合わせをするだけで、正確に位置決めされた状態にすることができる。また、ウエハ搬送機構５１では、搬送中も位置決めされた状態となり、慣性力によってウエハホルダ３０が移動したり、回転したりしてしまうことを防ぐことができる。また、このように正確位置決めして搬送し、また、保持することができることで、試料室２の内部においては、集束イオンビーム鏡筒４によってウエハＷの所定の位置に正確に集束イオンビームを照射して加工、観察を行うことができる。 As described above, by providing the wafer holding mechanism 50 having the positioning means 50a and the wafer transport mechanism 51 having the positioning means 51a, the wafer W can be accurately positioned from the sample chamber 2 to the external wafer cassettes 20 and 21. Can be carried in and out. In particular, each of the positioning means 50a and 51a is composed of a concave portion and a convex portion that are formed in a substantially conical shape corresponding to each other, so that the positioning is performed accurately only by performing approximate positioning. be able to. Further, the wafer transfer mechanism 51 is positioned during transfer, and the wafer holder 30 can be prevented from moving or rotating due to inertial force. In addition, since the sample can be accurately positioned, transferred, and held in this manner, a focused ion beam can be accurately irradiated to a predetermined position of the wafer W by the focused ion beam column 4 inside the sample chamber 2. Then, processing and observation can be performed.

なお、各位置決め手段５０ａ、５１ａをそれぞれ構成する凸部及び凹部は、それぞれ対応して二組となるように設けられていたが、これに限るものでは無い。例えば、三組となるようにそれぞれ三つ設けても良く、少なくとも複数有することで同様の効果を期待することができる。また、凸部及び凹部の形状は、上記に限るものでは無く、例えば、凸部について、円錐状の凹部に対して嵌合可能な半球状に形成されていても良い。また、ウエハホルダ３０側に凸部を設け、対応するホルダ台１０及び内部搬送ロボット１８に凹部を設けても良い。しかしながら、ウエハホルダ３０側を凹部とすることで、試料ステージ３の静電チャック３ｂでウエハホルダ３０を吸着保持する際にも、凸部が支障となってしまうことが無く好適である。 In addition, although the convex part and the recessed part which each comprise each positioning means 50a and 51a were provided so that it might respectively correspond to 2 sets, it is not restricted to this. For example, you may provide three each so that it may become three sets, and the same effect can be anticipated by having at least two or more. Moreover, the shape of a convex part and a recessed part is not restricted above, For example, about the convex part, you may form in the hemisphere which can be fitted with respect to a conical recessed part. Further, a convex portion may be provided on the wafer holder 30 side, and a concave portion may be provided in the corresponding holder base 10 and internal transfer robot 18. However, by making the wafer holder 30 side a concave portion, it is preferable that the convex portion does not become an obstacle when the wafer holder 30 is attracted and held by the electrostatic chuck 3b of the sample stage 3.

また、ウエハホルダは、上記のような形状に限るものでは無く、また、断面試料保持部３３を有しない構成としても良い。しかしながら、上記のような小型化、軽量化が図られたウエハホルダ３０を使用することで、ウエハＷが保持されたウエハホルダ３０を収容して断面試料Ｓを作製する試料室２の小型化を図ることができる。また、ウエハホルダ３０によってウエハＷと断面試料Ｓとを同時に搬送することが可能となり、搬送ルートを一系統にすることができるので、搬送に伴うスペースの小型化を図ることができる。また、ウエハホルダ３０の小型化、軽量化を図ることができることで、ウエハホルダ３０を搬送する内部搬送ロボット１８の小型化も図ることができ、対応するロードロック室８の小型化も図ることができる。以上のように、試料室２及びロードロック室８の小型化を図ることができることで、試料室２及びロードロック室８を真空状態にする際の排気性能が高めることができ、また、装置全体として小型化を図ることができる。 Further, the wafer holder is not limited to the shape as described above, and may have a configuration without the cross-section sample holder 33. However, by using the wafer holder 30 that is reduced in size and weight as described above, the sample chamber 2 that accommodates the wafer holder 30 holding the wafer W and produces the cross-sectional sample S can be reduced in size. Can do. In addition, the wafer holder 30 can simultaneously transport the wafer W and the cross-sectional sample S, and the transportation route can be made into one system, so that the space associated with transportation can be reduced. In addition, since the wafer holder 30 can be reduced in size and weight, the internal transfer robot 18 that transfers the wafer holder 30 can be reduced in size, and the corresponding load lock chamber 8 can be reduced in size. As described above, since the sample chamber 2 and the load lock chamber 8 can be reduced in size, the exhaust performance when the sample chamber 2 and the load lock chamber 8 are brought into a vacuum state can be improved, and the entire apparatus is provided. As a result, downsizing can be achieved.

また、さらにロードロック室８をロボット室９とホルダ室１０とで構成することで、試料室２と、ロードロック室８のロボット室９及びホルダ室１０のそれぞれを真空状態にする際の排気性能をさらに高めることができる。また、エレベータ１７によってウエハホルダ３０のホルダ本体３１の開口部３１ａからウエハＷを持ち上げることによって、容易にウエハＷをウエハホルダ３０から離脱させることができ、ウエハＷと断面試料Ｓとを同時に搬送する作用と相まって、ウエハＷの搬送から、断面試料Ｓを作製してウエハＷ及び断面試料Ｓを外部へ搬送するまでのスループットの向上も図ることができる。 Further, the load lock chamber 8 is composed of the robot chamber 9 and the holder chamber 10, so that the exhaust performance when the sample chamber 2 and each of the robot chamber 9 and the holder chamber 10 of the load lock chamber 8 are brought into a vacuum state. Can be further enhanced. Further, by lifting the wafer W from the opening 31a of the holder body 31 of the wafer holder 30 by the elevator 17, the wafer W can be easily detached from the wafer holder 30, and the wafer W and the cross-sectional sample S can be transferred simultaneously. In combination, the throughput from the transfer of the wafer W to the production of the cross-sectional sample S and the transfer of the wafer W and the cross-sectional sample S to the outside can also be improved.

一方、ホルダ室１０から外部への搬送は、ウエハ用バルブ１３ａとホルダ用バルブ１３ｂによって二系統にすることで、錯綜すること無く、効率良くウエハＷ及び断面試料Ｓを外部に搬送することができる。また、ウエハＷを外部へ搬送するウエハ搬送ロボット１９と、断面試料Ｓが保持されたウエハホルダ３０を外部へ搬送するホルダ搬送ロボット２３とを別機構にすることができる。このため、ウエハ搬送ロボット１９は、微細な動作が可能な機構にする一方、ホルダ搬送ロボット２３は、ウエハ搬送ロボット２３に対して相対的に重量物を搬送可能な機構として、効率的にウエハホルダ３０を搬送することができる。また、試料室２の内部２ａにおいて、ウエハホルダ３０及びホルダＷを、試料ステージ３の第一の静電チャック３ｂ及び第二の静電チャック３ｃによって吸着保持することで、作業者の介在しない完全自動搬送を可能にするとともに、集束イオンビームＩの分解能の向上をさらに図ることができ、より高性能な断面試料作製を実現することができる。 On the other hand, the transfer from the holder chamber 10 to the outside is performed in two systems by the wafer valve 13a and the holder valve 13b, so that the wafer W and the cross-sectional sample S can be efficiently transferred to the outside without complication. . Further, the wafer transfer robot 19 for transferring the wafer W to the outside and the holder transfer robot 23 for transferring the wafer holder 30 holding the cross-sectional sample S to the outside can be provided as separate mechanisms. For this reason, the wafer transfer robot 19 is a mechanism capable of performing fine operations, while the holder transfer robot 23 is efficiently used as a mechanism capable of transferring a heavy object relative to the wafer transfer robot 23. Can be transported. In addition, in the interior 2a of the sample chamber 2, the wafer holder 30 and the holder W are attracted and held by the first electrostatic chuck 3b and the second electrostatic chuck 3c of the sample stage 3, so that the operator does not intervene completely. In addition to enabling the transfer, the resolution of the focused ion beam I can be further improved, and a higher-performance cross-sectional sample can be produced.

なお、本実施形態において、ウエハホルダ３０を搬送する機構として、内部搬送ロボット１８、ウエハ搬送ロボット１９及びホルダ搬送ロボット２０の例を挙げたが、これらは様々な公知のロボットを目的に応じて選択可能なものである。また、ウエハホルダ３０は、４つの試料カセット３４が装着され、各試料カセット３４に４つの固定台３５が設けられているものとしたが、試料カセット３４の設置数及び各試料カセット３４に装着可能な固定台３５の数は必要に応じて変更可能である。また、試料カセット３４を設けずに、直接ホルダ本体３１に固定台３５を固定可能な構成としても良い。 In the present embodiment, examples of the internal transfer robot 18, the wafer transfer robot 19, and the holder transfer robot 20 are given as the mechanism for transferring the wafer holder 30, but various known robots can be selected according to the purpose. It is a thing. In addition, the wafer holder 30 is provided with four sample cassettes 34 and each sample cassette 34 is provided with four fixed bases 35. However, the number of sample cassettes 34 and the number of sample cassettes 34 can be attached. The number of the fixed bases 35 can be changed as necessary. Further, the fixing base 35 may be directly fixed to the holder main body 31 without providing the sample cassette 34.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.

この発明の実施形態の集束イオンビーム装置の全体図である。1 is an overall view of a focused ion beam apparatus according to an embodiment of the present invention. この発明の実施形態のウエハホルダの平面図である。It is a top view of the wafer holder of an embodiment of this invention. この発明の実施形態のウエハホルダについて、図２の切断線Ａ−Ａにおける断面図である。It is sectional drawing in the cutting line AA of FIG. 2 about the wafer holder of embodiment of this invention. この発明の実施形態のウエハホルダの試料保持部の拡大視した側面図である。It is the side view which looked at the sample holding part of the wafer holder of embodiment of this invention in the enlarged view. この発明の実施形態のウエハホルダの試料保持部の拡大視した断面図である。It is sectional drawing which expanded the sample holding part of the wafer holder of embodiment of this invention. この発明の実施形態の試料台の斜視図である。It is a perspective view of the sample stand of embodiment of this invention. この発明の実施形態のウエハホルダについて、図２の切断線Ｂ−Ｂにおける部分断面図である。It is a fragmentary sectional view in the cutting line BB of FIG. 2 about the wafer holder of embodiment of this invention. この発明の実施形態の試料ステージの断面図である。It is sectional drawing of the sample stage of embodiment of this invention. この発明の実施形態のホルダ台及びエレベータの斜視図である。It is a perspective view of a holder stand and an elevator of an embodiment of this invention. この発明の実施形態のホルダ台において、主台の詳細を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the detail of a main stand in the holder stand of embodiment of this invention. この発明の実施形態の内部搬送ロボットにおいて、先端アームの詳細を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing details of a tip arm in the internal transfer robot according to the embodiment of the present invention. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置の説明図である。It is explanatory drawing of the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention. この発明の実施形態の断面試料を作製する説明図である。It is explanatory drawing which produces the cross-sectional sample of embodiment of this invention. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置において、内部搬送ロボットによってウエハホルダを受け取る際の説明図である。In the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention, it is explanatory drawing at the time of receiving a wafer holder with an internal conveyance robot. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置のホルダ室の断面図である。It is sectional drawing of the holder chamber of the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置において、ホルダ台によってウエハホルダを受け取る際の説明図である。In the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention, it is explanatory drawing at the time of receiving a wafer holder by a holder stand. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置の説明図である。It is explanatory drawing of the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置のホルダ室の断面図である。It is sectional drawing of the holder chamber of the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置のホルダ室の断面図である。It is sectional drawing of the holder chamber of the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置の説明図である。It is explanatory drawing of the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１集束イオンビーム装置（荷電粒子ビーム装置）
２試料室
２ａ内部
３試料ステージ
３ｂ第一の静電チャック
３ｃ第二の静電チャック
４集束イオンビーム鏡筒（荷電粒子ビーム鏡筒）
５ガス銃
６接着手段
７プローブ（採取・搬送手段）
８ロードロック室
９ロボット室
１０ホルダ室
１１試料室バルブ
１２ゲートバルブ
１３外部バルブ
１３ａウエハ用バルブ
１３ｂホルダ用バルブ
１４ホルダ台
１７エレベータ
１８内部搬送ロボット
３０ウエハホルダ
３１ホルダ本体
３１ａ開口部
３１ｂ上面
３１ｃ外周部
３１ｄ下面
３２ガイド部
３３断面試料保持部
３４試料カセット
３５固定台
３６試料台
４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂ凹部
４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ凸部
５０ウエハ保持機構
５０ａ位置決め手段
５１ウエハ搬送機構
５１ａ位置決め手段
Ｓ断面試料
Ｗウエハ
Ｗ１外周
Ｗ２下面 1 Focused ion beam device (charged particle beam device)
2 Sample chamber 2a Inside 3 Sample stage 3b First electrostatic chuck 3c Second electrostatic chuck 4 Focused ion beam column (charged particle beam column)
5 Gas gun 6 Adhesive means 7 Probe (collecting / conveying means)
8 Load lock chamber 9 Robot chamber 10 Holder chamber 11 Sample chamber valve 12 Gate valve 13 External valve 13a Wafer valve 13b Holder valve 14 Holder base 17 Elevator 18 Internal transfer robot 30 Wafer holder 31 Holder body 31a Opening 31b Upper surface 31c Outer peripheral portion 31d Lower surface 32 Guide portion 33 Cross-section sample holding portion 34 Sample cassette 35 Fixed stand 36 Sample stand 40a, 40b, 41a, 41b Recessed portion 42a, 42b, 43a, 43b Convex portion 50 Wafer holding mechanism 50a Positioning means 51 Wafer transfer mechanism 51a Positioning means S cross-section sample W wafer W1 outer periphery W2 lower surface

Claims

ウエハを載置可能なウエハホルダを有するウエハ搬送機構と、
前記ウエハを保持した前記ウエハホルダを、前記ウエハ搬送機構から受け取って内部に収容するとともに、該内部を真空状態に排気可能な試料室と、
該試料室の内部に設けられ、前記ウエハを保持した前記ウエハホルダを支持する試料ステージと、
前記試料室の内部に収容された前記ウエハに荷電粒子ビームを照射可能な荷電粒子ビーム鏡筒と、を備え、
前記ウエハ搬送機構は、
中央に開口部を有する枠状に形成され、上面に前記ウエハを載置可能なホルダ本体、及び、該ホルダ本体に前記ウエハを位置決めするガイド部を有する前記ウエハホルダと、
該ウエハホルダの前記ホルダ本体の下面に当接するアームを有し、該アームを移動させることで前記ウエハホルダ上の前記ウエハを搬送する搬送ロボットと、
前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面または前記搬送ロボットの前記アームの一方に形成された複数の凹部、及び、他方に形成されて前記アームが前記ホルダ本体の前記下面に当接した際に前記凹部に嵌合可能な複数の凸部で構成された位置決め手段と、を備え、
前記試料ステージは、
前記ホルダ本体を吸着保持可能な枠状の第１の静電チャックと、
前記開口部を通じて前記第１の静電チャックよりも上方に突出され、前記ホルダ本体に載置された前記ウエハを吸着保持可能な第２の静電チャックと、を備えていることを特徴とする試料作製装置。 A wafer transfer mechanism having a wafer holder on which a wafer can be placed ;
The wafer holder holding the wafer is received from the wafer transfer mechanism and accommodated therein, and a sample chamber capable of evacuating the interior to a vacuum state;
A sample stage provided in the sample chamber and supporting the wafer holder holding the wafer;
And a charged particle beam column capable of irradiating the charged particle beam to the wafer housed in the interior of the sample chamber,
The wafer transfer mechanism is
A holder body which is formed in a frame shape having an opening in the center and on which the wafer can be placed; and the wafer holder which has a guide part for positioning the wafer on the holder body;
A transfer robot having an arm that contacts the lower surface of the holder body of the wafer holder, and transferring the wafer on the wafer holder by moving the arm;
A plurality of recesses formed on one of the lower surface of the holder main body of the wafer holder or the arm of the transfer robot, and the recess formed on the other when the arm contacts the lower surface of the holder main body. Positioning means composed of a plurality of convex portions that can be fitted to,
The sample stage is
A frame-shaped first electrostatic chuck capable of attracting and holding the holder body;
And a second electrostatic chuck that protrudes above the first electrostatic chuck through the opening and can hold the wafer mounted on the holder main body by suction. Sample preparation device.

請求項１に記載の試料作製装置において、
前記試料室の外部に設けられ、前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面に当接して支持可能なホルダ台を有するウエハ保持機構を備えることを特徴とする試料作製装置。 In the sample preparation device according to claim 1 ,
An apparatus for preparing a sample, comprising: a wafer holding mechanism which is provided outside the sample chamber and has a holder base which can be in contact with and supported by the lower surface of the holder main body of the wafer holder.

請求項２に記載の試料作製装置において、
前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面または前記ウエハ保持機構の前記ホルダ台の一方に形成された複数の凹部、及び、他方に形成されて前記ホルダ台が前記ホルダ本体の前記下面に当接した際に前記凹部に嵌合可能な複数の凸部で構成された他の位置決め手段を有することを特徴とする試料作製装置。 In the sample preparation device according to claim 2 ,
A plurality of recesses formed in one of the lower surface of the holder main body of the wafer holder or the holder base of the wafer holding mechanism, and when the holder base is in contact with the lower surface of the holder main body formed in the other A sample preparation apparatus comprising: another positioning means including a plurality of convex portions that can be fitted into the concave portion.